(57)【要約】【課題】温度に不安定な試料成分でも安定に回収することが可能であり、かつ低い温度で試料成分を瞬時に脱着し、狭い試料成分ピークの幅でガスクロマトカラム等に導入することができ、しかも充填剤自体の熱安定性に優れ、また仮に分解しても分解物を特定化でき、MS部における検出する質量電荷比を選択することにより、測定対象成分を選択的に感度よく検出することができる、気−液分配型気体試料捕集管を提供する。【解決手段】  表面に、好ましくは化学結合したトリアコンチル基などの炭化水素分子鎖を有するシリカゲルを含む充填剤を容器内に収容してなる、環境中に含まれる微量気体成分などの気体成分を容易に捕集・脱離することの可能な気液分配型気試料捕集管。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に炭化水素分子鎖を有するシリカゲルを含む充填剤を容器内に収容してなる気液分配型気体試料捕集管。
【請求項２】
炭化水素鎖が炭素数８以上、好ましくは２４以上の炭化水素鎖であることを特徴とする請求項１に記載の気液分配型気体試料捕集管。
【請求項３】
炭素数８以上の炭化水素鎖が、オクチル基、テトラコシル基、トリアコンチル基またはテトラコンチル基であることを特徴とする請求項２に記載の気液分配型気体試料捕集管。
【請求項４】
気体試料が環境中に含まれる微量気体成分であることを特徴とする請求項１乃至３何れかに記載の気液分配型気体試料捕集管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業環境、居住環境などの種々の環境中に微量に存在する揮発性有機化合物等の気体成分（以下、気体試料）を簡便に捕集・濃縮し得る気体試料捕集管に関し、更に詳しくは、気液分配型機構により、環境中の揮発性有機化合物等の気体成分を簡便に捕集・濃縮することができ、しかも捕集試料の加熱回収が容易であり、高沸点成分も高い温度を必要とせず比較的低い温度で安定に回収することが可能な、新規な気液分配型気体試料捕集管に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、居住環境、作業環境などの種々の環境中の揮発性有機化合物などの有害気体成分の影響が問題視され、その規制や許容濃度などの対策が鋭意検討されている。
このような有害気体成分は、通常、環境中に微量に存在し、低濃度であるため、ガスクロマトグラフなどの分析機器によってその成分や濃度を分析するに当たっては、気体成分の捕集濃縮が不可欠である。  
【０００３】
かかる気体成分の捕集方法としては、一般に、Tenax（商品名、2,6−diphenyl−p−phenylene oxide）などに代表される高耐熱性の高分子粒子、グラファイトカーボンブラック、カーボンモレキュラーシーブなどの気−固吸着型充填剤を単独又は積層してガラス管やステンレス鋼管などに充填した捕集管を用い、これに気体試料を流通させることにより測定対象成分を捕集、濃縮させたのち、捕集した試料成分を加熱脱着してガスクロマトグラフ（GC）に導入する方法が用いられている。
【０００４】
このような気固分配型充填剤を気体試料捕集管に充填して用いた場合には、試料成分は気固吸着機構により充填剤の表面に吸着、捕集されるため、比較的沸点の高い試料成分は高温にしないと完全に脱着できないという難点がある。
【０００５】
また、ＧＣでの分離を効率的に行うには、捕集管内において試料成分を瞬時に脱着し、狭い試料成分ピークの幅でカラムに導入することが有利とされているが、この気固吸着型充填剤からの回収では、高い温度が必要とされる上、脱離に時間がかかるという問題がある。しかも、温度に不安定な試料成分を高い温度で回収すると好ましくない反応や分解が起こり、試料成分の安定な回収が困難となる。
【０００６】
更には、Tenax（商品名、2,6−diphenyl−p−phenylene oxide）などに代表される高耐熱性の高分子系の充填剤を用いた場合には充填剤自体の加熱分解物（モノマーやポリマー）が生成し、測定対象成分の検出に支障をきたす恐れがあるなどの多くの問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、温度に不安定な試料成分でも安定に回収することが可能であり、かつ低い温度で試料成分を瞬時に脱着し、狭い試料成分ピークの幅でガスクロマトグラフの分離カラム等に導入することができ、しかも充填剤自体の熱安定性に優れ、また仮に分解しても分解物を特定化でき、MS部（質量分析計部）における検出する質量電荷比を選択することにより、測定対象成分を選択的に感度よく検出することができる、気液分配型気体試料捕集管を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者等は、従来の気固吸着型気体試料捕集管の問題点を解消するために鋭意検討した結果、気固吸着型分配機構に代えて、気液分配型機構を採用し、かつ特定な気液分配型充填剤を用いると、従来の問題点が解消できることを見出し本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明によれば、以下の発明が提供される。
（１）  表面に炭化水素分子鎖を有するシリカゲルを含む充填剤を容器内に収容してなる気液分配型気試料捕集管。
（２）  炭化水素鎖が炭素数８以上、好ましくは２４以上の炭化水素鎖であることを特徴とする上記（１）に記載の気液分配型気体試料捕集管。
（３）  炭素数８以上の炭化水素鎖が、オクチル基、テトラコシル基、トリアコンチル基またはテトラコンチル基であることを特徴とする上記（２）に記載の気液分配型気体試料捕集管。
（４）  気体試料が環境中に含まれる微量気体成分であることを特徴とする上記（１）乃至（３）何れかに記載の気液分配型気体試料捕集管。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る捕集管は、比較的低い温度で試料成分を瞬時に脱着し、狭い試料成分ピークの幅でカラムに導入することができることから、温度に不安定な試料成分を比較的安定に回収することができ、かつ夾雑成分から効率よく目的成分を分離することができる。また、比較的高い信号強度で検出できることから検出感度も向上する。また、用いる充填剤は熱安定性に優れているので、ＧＣ等の試料成分分析に当たって、従来のような充填剤自体の熱分解から派生する夾雑成分がなく、仮に、充填剤の熱分解が起こったとしても分解物の特定化が容易であり、MS部（質量分析計部）における検出する質量電荷比を選択することにより、測定対象成分を選択的に検出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の気体試料捕集管は、表面に好ましくは化学結合した炭化水素分子鎖を有するシリカゲルを含む充填剤を容器内に収容したことを特徴としている。
【００１１】
本発明で用いる上記シリカゲルはその表面に化学結合した炭化水素分子鎖を有することから、この充填剤を濃縮管に充填し、気体試料の濃縮を行うと、トリアコンチル基などの炭素鎖を有する官能基はいわゆるGC用液相と同様に機能し、試料成分を気液分配機構により気体成分を濃縮捕集することが可能となる。
また、気体成分の回収時には、試料成分の脱着は加熱により分配平衡を気体側に動かすことにより達成されるため、気固吸着型充填剤を用いたときと比較してより低い温度で試料成分の脱着を迅速に達成することができる。従って、従来の吸着型の充填剤による濃縮法（加熱脱離）より試料成分を瞬時に脱着させ易く、かつ温度に不安定な試料成分にも適用できる。また、充填剤の熱安定性に優れ、また分解したとしても加熱分解物の特定化が容易であることから、MSなどを検出器に用いた場合には妨害なしに目的成分の検出が可能となる。
【００１２】
本発明で用いる充填剤の担体であるシリカゲル自体としては、従来公知の球状あるいは破砕型の、多孔性あるいは無孔性シリカゲルが使用できる。
シリカゲルの表面に好ましくは化学結合する炭化水素鎖としては、以下のようなものが例示される。
１．オクチル基、テトラコシル基、トリアコンチル基、テトラコンチル基などが炭素数８以上、好ましくは１８以上更に好ましくは２４以上の直鎖または分岐の飽和あるいは不飽和炭化水素鎖
２．分子内に以下の官能基を単一または複数有し、かつ炭素数１８以上の直鎖または分岐の飽和あるいは不飽和炭化水素鎖。
フェニル基、ベンジル基などの芳香環を有する官能基、シクロヘキシル基などの環状炭化水素、水酸基、二トリル基、エーテル基、エステル基、アミノ基、アミド基、アゾ基、あるいはフッ素を含む官能基
３．炭素数１８以上の直鎖または分岐の飽和あるいは不飽和炭化水素鎖と、分子内に以下の官能基を単一または複数有し、かつ炭素数１８未満の直鎖または分岐の飽和あるいは不飽和炭化水素鎖との混合炭化水素鎖。
フェニル基、ベンジル基などの芳香環を有する官能基、シクロヘキシル基などの環状炭化水素、水酸基、二トリル基、エーテル基、エステル基、アミノ基、アミド基、アゾ基、あるいはフッ素を含む官能基
本発明で好ましく使用される炭化水素鎖は、炭素数8以上、好ましくは24以上の炭化水素鎖であり、具体的には、オクチル基、テトラコシル基、トリアコンチル基、テトラコンチル基などを挙げることができる。
【００１３】
このような表面に好ましくは化学結合した炭化水素分子鎖を有するシリカゲルは、たとえば、ジメチルトリアコンチルクロロシランをトルエン溶媒中にシリカゲルとともに存在させ、ピリジンあるいはトリメチルアミンなどの塩基触媒下で加熱する方法によって容易に得ることができる。トリアコンチル基を化学結合したシリカゲルの市販品としては、野村化学製Deverosil−C30−UG）などが挙げられる。
【００１４】
充填剤を収容する容器それ自体は、従来公知のもの、たとえばステンレス管、ガラス、石英などを材質とするものが全て使用できる。
【００１５】
容器の形状、大きさに特別な制限はない。円筒状の場合、内径２〜８ｍｍ、長さ５〜２０ｃｍ程度の範囲が適当である。
【００１６】
本発明の捕集管を作成するには、たとえば、容器に上記気-液分配機能を有する充填剤を充填し、両端をグラスウールや石英ウールでゆるく押さえて止めればよい。本発明の捕集管の概観図とその断面を図１及び図２に示す。
【００１７】
本発明の捕集管を用いて気体試料を採取するには、測定対象となる気体試料を吸引ポンプや加圧ポンプを用いて捕集管に導入すればよい。また、捕集された気体試料の脱着は比較的低い温度の加熱により容易に行うことができる。
【００１８】
これは、前記したように、本発明の分配機構は、従来の気固吸着型充填剤と異なり、比較的低い温度により分配平衡を気体側に動かすことができ、充填剤に液相として分配されている気体試料を迅速に脱離することができるからである。したがって、本発明の捕集管は、これをヒーター等により低温加熱するだけで、捕集された気体試料が脱着するので、脱着した気体試料をたとえばGC等のキャリヤーガスと共に分析カラムに搬送するだけでＧＣによる試料成分の分析が可能となる。
【００１９】
本発明の捕集管により、捕集濃縮される気体試料としては、環境中に存在する、たとえばクロロホルム、ジクロロメタンなどのトリハロメタン、トルエン、ベンゼンなどの芳香族化合物、ヘキサン、ヘプタンなどの炭化水素類などを挙げることができる。
【実施例】
【００２０】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。
【００２１】
実施例
充填剤として、Tenax（商品名、2,6−diphenyl−p−phenylene oxide）と本発明に係る充填剤（野村化学製Deverosil−C30−UG、平均粒子径75μm）を収容した図１に示されるような捕集管（外径1/8インチ、長さ15cm）を用意した。この捕集管により、表１、２に示した成分を用い同一条件（濃縮時温度0℃、パージ（ヘリウム）ガス流量24ml/min、濃縮時間4分）で試料を濃縮し、同一条件（回収時温度230℃、パージ（ヘリウム）ガス流量1.5ml/min、回収時間4分）で回収操作を行った。得られた各成分の信号強度（ピーク高さ）の比を表１と２に示す。この結果、沸点の高い試料ほど得られる信号強度が大きくなり、本発明の充填剤を収容した捕集管がTenaxを充填した捕集管に比し、効率的に試料の捕集および脱離が行われていることが判る。
つぎに、Tenax（商品名、2,6−diphenyl−p−phenylene oxide）を充填した捕集管と本発明の充填剤を充填した捕集管により、GC/MSに接続して濃縮管からの脱離成分を比較したクロマトグラムを図３に示す。図３から、本発明の充填剤では保持時間の比較的長い成分のピークが大きいことが判る。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
【表２】
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【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の気液分配型捕集管の概観図
【図２】本発明の気液分配型捕集管の概略断面図
【図３】Tenax（商品名、2,6−diphenyl−p−phenylene oxide）を充填した捕集管と本発明の充填剤を充填した捕集管をGC/MSに接続して際の捕集管からの脱離成分を比較したクロマトグラム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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